24.黃瓜為雌雄同株異花植物,同一植株上既有雌花也有雄花,雌花率影響黃瓜產(chǎn)量。研究人員利用黃瓜純合雌雄同株品系甲培育出全雌株(只有雌花)品系乙。為確定全雌性狀形成的分子機制,研究人員進行了如下實驗。
(1)品系甲與品系乙雜交,獲得的F1表現(xiàn)為全雌,說明全雌為
性狀。將F1與品系甲雜交,獲得的子代表現(xiàn)型及比例為
,表明該相對性狀由一對等位基因控制。研究人員發(fā)現(xiàn)給品系甲施加乙烯,也可以增加雌花的比例。以上事實說明性狀是
的結(jié)果。
(2)進一步研究發(fā)現(xiàn)控制全雌性狀的基因位于3號染色體上,品系甲、乙3號染色體上部分基因情況如圖1所示,同時發(fā)現(xiàn)品系乙花蕾細胞中ASC基因的mRNA和MYB1基因的mRNA含量顯著高于品系甲,而BCAT基因的mRNA無顯著差異。
由上述結(jié)果推測,品系乙可能由于
,從而促進了雌花的發(fā)育。
(3)為進一步確定控制全雌性狀的基因,研究人員利用CRISPR-Cas9 系統(tǒng)對相關(guān)基因進行編輯。該系統(tǒng)的核心組成包括gRNA和Cas9.gRNA可以識別并結(jié)合靶基因,引導(dǎo)Cas9蛋白對靶基因進行剪切,進而破壞靶基因結(jié)構(gòu)。
由于品系乙難以被直接編輯,研究人員以品系甲為背景選育了轉(zhuǎn)基因植株丙和丁(圖2),分別與品系乙進行雜交,結(jié)果見表。
F1親本 |
全雌株 |
雌雄同株 |
植株丙品系乙 |
15 |
18 |
植株丁品系乙 |
? |
? |
①圖2中轉(zhuǎn)入的基因可隨配子傳遞給子代,表達的CRISPR-Cas9系統(tǒng)可在受精卵中發(fā)揮基因編輯作用。請解釋植株丙與品系乙雜交結(jié)果產(chǎn)生的原因
。
②植株丁與品系乙雜交結(jié)果為
,說明MYB1基因不是控制全雌性狀的基因。
(4)研究人員對(1)中品系甲、乙雜交得到的黃瓜種子進行誘變處理,篩選得到2種表現(xiàn)型仍為全雌的外顯子突變體:突變體1(ASCa基因突變)和突變體2(ASCb基因突變)。分別提取2種突變體花蕾細胞中的RNA,逆轉(zhuǎn)錄后再進行測序。發(fā)現(xiàn)突變體1組的287個測序結(jié)果均與野生型ASCa基因序列一致;突變體2組的411個測序結(jié)果中408個與突變型ASCb基因序列一致。綜合上述實驗結(jié)果說明
。
A.黃瓜的全雌性狀主要由ASCa基因控制
B.黃瓜的全雌性狀主要由ASCb基因控制
C.黃瓜的全雌性狀由ASCa基因和ASCb基因共同控制且2個基因發(fā)揮同等作用